CN102253431A - 一种雨量校准仪及校准方法 - Google Patents

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袁安富
成佳慧
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Abstract

本发明涉及一种校准仪及校准方法，尤其涉及一种雨量校准仪及校准方法。包括贮水箱，出水管，测距仪；所述的贮水箱的底端布置出水管，贮水箱上布置测距仪；保护外壳，阀门，电机，电路板平台，显示装置，输入键盘，DSP信号处理模块；贮水箱放置在保护外壳内，阀门布置在出水管上，电机与阀门连接，贮水箱的下方布置电路板平台，DSP信号处理模块布置在电路板平台上，显示装置与输入键盘布置在贮水箱的上端。本发明提供的雨量校准仪，采用一体化设计，体积小巧，便于携带。可视化界面操作，智能化校准操作简单。采用超声波传感器测算水量，快速准确，采用步进电机控制水量，精确可控。

Description

一种雨量校准仪及校准方法
技术领域
本发明涉及一种校准仪及校准方法，尤其涉及一种雨量校准仪及校准方法。
背景技术
降水的测量无论是对于气象、水文、海洋、环境的观测还是对航空、铁路交通的安全都具有极其重要的意义，特别是对于人工降雨的效果检验和气象科研来说其测量的准确度就显得尤为重要。如要保证雨量计的测量准确度，对雨量计进行校准则是非常必要的。
现行的雨量计校准方法有两种，一是人工注入排水计量法：按国标GB/T 11832-2002《翻斗式雨量计》规定，雨量检定工作原理是采用动态检定法，即用雨量检定设备，将小、中、大三种不同雨强（0.5、2、4mm/min）的降雨量，模拟成相应稳态的流量，在一定水头压力经导管进入计量组件的漏斗，流入翻斗；二是人工给水检定法：用10mm雨量量筒盛满相当于10mm降雨量的清水。模拟雨强为0.5mm/min、2.0mm/min和5mm/min降雨量形成的流量，缓慢、均匀地从漏斗注入翻斗，每种雨强检定2次。按照现行的校准规范，要对雨量计进行校准工作的过程非常繁琐，需要手工操作的环节较多，如系统的润水，标准球的上水，模拟雨强的调整以及数据采集，数据处理等等。整个过程工作效率低，而且易造成人为误差，所以需要能自动产生所需雨量的校准仪器。
发明内容
本发明提供了一种雨量校准仪，解决了上述雨量校准仪器工作效率低，容易产生误差的问题。
本发明采用如下技术方案：
本发明一种雨量校准仪，包括贮水箱，出水管，测距仪；所述的贮水箱的底端布置出水管，贮水箱上布置测距仪；还包括保护外壳，阀门，电机，电路板平台，显示装置，输入键盘，DSP信号处理模块；所述的贮水箱放置在保护外壳内，阀门布置在出水管上，电机与阀门连接，贮水箱的下方布置电路板平台，DSP信号处理模块布置在电路板平台上，显示装置与输入键盘布置在贮水箱的上端。
本发明所述的一种雨量校准仪，所述的测距仪是超声波测距传感器。
本发明所述的一种雨量校准仪， DSP信号处理模块与超声波测距传感器双向连接，DSP信号处理模块分别与输入键盘、电机、显示装置连接。
本发明所述的一种雨量校准仪，所述的电机是步进电机。
本发明所述的雨量校准仪校准雨量的方法，其特征在于：步骤如下：
1）、将贮水箱（1）内加水；
2）、输入需要模拟的雨量并由液晶屏显示；
3）、超声波测距传感器对贮水箱（1）内的水位进行测量并记录；
4）、DSP信号处理模块根据键入的模拟雨量和当前液位计算出液面下降目标值；
5）、通过处理超声波测距传感器测量的因水位下降产生的回波时间差值，实时测量液位； 
5）、DSP信号处理模块通过液位变化精确控制步进电机阀门开启，当水位下降到目标值后，阀门关闭；
6）、在液晶屏上显示所要校准的雨量计的测量值，将用户设定的模拟雨量与雨量计测量输出端的输出值进行比较完成校准。
有益效果
本发明提供的雨量校准仪，采用一体化设计，体积小巧，便于携带。装置内的元器件较为常见，易于采购及维修，且价格低廉，成本较低；可视化界面操作，智能化校准操作简单。采用超声波传感器测算水量，快速准确，采用步进电机控制水量，精确可控。
 
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图2是本发明的控制测量模块示意图；
图中1是贮水箱，2是出水管，3是测距仪，4是保护外壳，5是阀门，是电机，7是电路板平台，9是显示装置，9是输入键盘。
 
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步详细说明：
如图所示：一种雨量校准仪，包括贮水箱1，出水管2，测距仪3，保护外壳4，阀门5，电机6，电路板平台7，显示装置8，输入键盘9，DSP信号处理模块。
所述的贮水箱1的底端布置出水管2，贮水箱1上布置测距仪3；贮水箱1放置在保护外壳4内，阀门5布置在出水管2上，电机6与阀门5连接，贮水箱1的下方布置电路板平台7，DSP信号处理模块布置在电路板平台7上，显示装置8与输入键盘9布置在贮水箱1的上端。测距仪3是超声波测距传感器。电机6是步进电机。
DSP信号处理模块与超声波测距传感器双向连接，DSP信号处理模块分别与输入键盘9、电机6、显示装置8连接。
DSP信号处理模块采用TMS320F2812型32位定点DSP。
利用雨量校准仪校准雨量的方法，步骤如下：
1）、将贮水箱1内加水；
2）、输入需要模拟的雨量并由液晶屏显示；
3）、超声波测距传感器对贮水箱1内的水位进行测量并记录；
4）、DSP信号处理模块根据键入的模拟雨量和当前液位计算出液面下降目标值；
5）、通过处理超声波测距传感器测量的因水位下降产生的回波时间差值，实时测量液位； 
5）、DSP信号处理模块通过液位变化精确控制步进电机阀门开启，当水位下降到目标值后，阀门关闭；
6）、在液晶屏上显示所要校准的雨量计的测量值，将用户设定的模拟雨量与雨量计测量输出端的输出值进行比较，指导完成校准。
液位测量的最小精度为0.2mm，系统核心算法在于将目标“液位值”与实时“液位值”进行比较，一旦两者相等或前者小，立即关闭水阀。每次测得液位存在相同误差，而控制信号为两者差值，即每一次的误差抵消，对排出水量液位高度差没有影响。主容器的内径设置为100mm，而一般雨量计，如翻斗式雨量计的盛水容器内径为200mm，通过计算可知相同体积水量，两个容器的液位比例为4：1，也就是说，设置的模拟降雨毫米数×4即为该系统主容器中的液位消耗量。这样，超声波测液位的范围也会相应扩大，可以提高测量的精度。

Claims (5)

1.一种雨量校准仪，包括贮水箱（1），出水管（2），测距仪（3）；所述的贮水箱（1）的底端布置出水管（2），贮水箱（1）上布置测距仪（3）；其特征在于：还包括保护外壳（4），阀门（5），电机（6），电路板平台（7），显示装置（8），输入键盘（9），DSP信号处理模块；所述的贮水箱（1）放置在保护外壳（4）内，阀门（5）布置在出水管（2）上，电机（6）与阀门（5）连接，贮水箱（1）的下方布置电路板平台（7），DSP信号处理模块（10）布置在电路板平台（7）上，显示装置（8）与输入键盘（9）布置在贮水箱（1）的上端。
2.根据权利要求1所述的一种雨量校准仪，其特征在于：所述的测距仪（3）是超声波测距传感器。
3.根据权利要求1或2所述的一种雨量校准仪，其特征在于：DSP信号处理模块与超声波测距传感器双向连接，DSP信号处理模块分别与输入键盘（9）、电机（6）、显示装置（8）连接。
4.根据权利要求1所述的一种雨量校准仪，其特征在于：所述的电机（6）是步进电机。
5.利用权利要求1或2或3或4所述的雨量校准仪校准雨量的方法，其特征在于：步骤如下：
1）、将贮水箱（1）内加水；
2）、输入需要模拟的雨量并由液晶屏显示；
3）、超声波测距传感器对贮水箱（1）内的水位进行测量并记录；
4）、DSP信号处理模块根据键入的模拟雨量和当前液位计算出液面下降目标值；
5）、通过处理超声波测距传感器测量的因水位下降产生的回波时间差值，实时测量液位； 
5）、DSP信号处理模块通过液位变化精确控制步进电机阀门开启，当水位下降到目标值后，阀门关闭；
6）、在液晶屏上显示所要校准的雨量计的测量值，将用户设定的模拟雨量与雨量计测量输出端的输出值进行比较完成校准。
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